SCHALTVORRICHTUNG ZUM GESTEUERTEN SCHALTEN EINER ELEKTRISCHEN VERBINDUNG UND VERFAHREN ZUM GESTEUERTEN SCHALTEN EINER ELEKTRISCHEN VERBINDUNG

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum gesteuerten Schalten einer elektrischen Verbindung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Stand der Technik

[0002] Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit elektrischen Verbindungen in Fahrzeugen beschrieben. Es versteht sich aber, dass die vorliegende Erfindung in jeder Anwendung eingesetzt werden kann, in welcher elektrische Verbindungen sicher geschlossen und getrennt werden müssen.

[0003] In modernen Fahrzeugen wird versucht, den Kraftstoffverbrauch bzw. die lokalen Emissionen der Fahrzeuge zu reduzieren. Eine Möglichkeit die Emissionen der Fahrzeuge zu reduzieren besteht darin, den Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor zu unterstützen, sog. Plug-In Hybrid, oder durch einen Elektromotor zu ersetzen, sog. Elektrofahrzeug.

[0004] Die Elektromotoren in solchen Fahrzeugen können mit Spannungen von bis zu 800 V oder mehr betrieben werden. Entsprechend werden in solchen Fahrzeugen auch Batterien als Energiespeicher verbaut, die hohe Nennspannungen von bis zu 800 V und mehr aufweisen.

[0005] Um die Ströme im Fahrzeug, z.B. im Fehlerfall, sicher zu- und abschalten zu können, werden üblicherweise sog. Schütze eingesetzt. Diese Schütze können einen federbelasteten Anker mit einer Kontaktbrücke aufweisen, welche durch einen Elektromagneten entgegen der Federkraft auf entsprechende Anschlussterminals gedrückt wird und diese dadurch elektrisch miteinander verbindet.

[0006] Im unbestromten Zustand des Elektromagneten wird der elektrische Kontakt von der Federvorspannung des Ankers offengehalten. Im Fall ungünstig gerichteter Krafteinwirkung, insbesondere in Ankerrichtung, kann die kumulierte Massenträgheit des Ankers und der Kontaktbrücke ausreichen, um die Federkraft zu überwinden und den Kontakt zu schließen. Deshalb werden die Schütze für den positiven Spannungszweig und den negativen Spannungszweig üblicherweise mit unterschiedlichen Achsrichtungen verbaut, so dass beide Schütze nicht gleichzeitig schließen. Diese Art der Montage führt zu einem erhöhten Montageaufwand.

[0007] Die WO 2005 / 059939 A1 offenbart ein elektromagnetisches Schaltgerät. Die DE 196 25 657 A1 offenbart einen elektrischen Hubankermagneten. Die WO 2012 / 033 262 A1 offenbart eine elektrische Stromschaltvorrichtung. Die EP 2 960 923 A1 offenbart eine Schaltanordnung.

Beschreibung der Erfindung

[0008] Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel den Montageaufwand für Schütze zu reduzieren.

[0009] Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.

[0010] Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zum gesteuerten Schalten einer elektrischen Verbindung, ist in Anspruch 1 beschrieben.

[0011] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum gesteuerten Schalten einer elektrischen Verbindung ist in Anspruch 10 beschrieben.

[0012] Wie oben bereits erläutert, kann es bei üblichen Hochvoltschützen z.B. in Elektrofahrzeugen unter entsprechenden Voraussetzungen zu einem ungewollten Schließen der Hochvoltschütze kommen, was zu erhöhtem Aufwand bei der Montage bzw. Produktion führt.

[0013] Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich die Montage von Hochvoltschützen in Elektrofahrzeugen vereinfachen ließe, wenn die Hochvoltschütze gegen die Einflüsse von Beschleunigungen bzw. Vibrationen besser geschützt wären.

[0014] Die vorliegende Erfindung sieht daher die Schaltvorrichtung vor, welche gegen ein ungewolltes Schließen auf Grund von Beschleunigungen oder Vibrationen geschützt ist.

[0015] Dazu können in der Schaltvorrichtung ein positiver Leistungsanschluss und ein negativer Leistungsanschluss über ein Verbindungselement gesteuert elektrisch miteinander verbunden werden oder elektrisch voneinander getrennt werden.

[0016] Das Verbindungselement kann also zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umgeschaltet werden. Dabei koppelt das Verbindungselement in dem ersten Zustand den positiven Leistungsanschluss mit dem negativen Leistungsanschluss. In dem zweiten Zustand des Verbindungselements ist der positive Leistungsanschluss elektrisch von dem negativen Leistungsanschluss getrennt bzw. nicht mit diesem verbunden.

[0017] Das Verbindungselement kann beispielsweise einen Anker aufweisen, der durch eine Feder vorgespannt wird, so dass er ohne eine weitere Ansteuerung die Position des zweiten Zustands einnimmt. Das Verbindungselement kann ferner z.B. eine Magnetspule aufweisen, welche bei entsprechender Ansteuerung ein Magnetfeld erzeugt und den Anker in die Position des ersten Zustands bewegt. Wird die Bestromung der Spule unterbrochen, bewegt sich der federvorgespannte Anker folglich automatisch zurück in die Position des zweiten Zustands.

[0018] Ein ungewolltes Umschalten des Verbindungselements aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand, also ein ungewolltes Schließen der elektrischen Verbindung, wird durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung vermieden. Dazu sieht die Schaltvorrichtung das Sperrelement vor, welches in einem nicht-angesteuerten Zustand das Verbindungselement in dem zweiten Zustand blockiert. In einem angesteuerten Zustand gibt das Sperrelement das Verbindungselement dagegen frei.

[0019] Der nicht-angesteuerte Zustand des Sperrelements bezeichnet dabei einen Zustand, in welchem keine Ansteuerung des Sperrelements vorhanden ist. Es liegt also z.B. kein aktives Steuersignal für das Sperrelement an. Im angesteuerten Zustand dagegen ist eine Ansteuerung des Sperrelements vorhanden. Es liegt also ein Steuersignal an dem Sperrelement an. Das Steuersignal kann z.B. als eine Steuerspannung oder ein Steuerstrom ausgebildet sein.

[0020] Es versteht sich, dass je nach Art des Steuersignals z.B. auch im nicht-angesteuerten Zustand ein Steuersignal vorhanden sein kann, welches aber den nicht-angesteuerten Zustand kennzeichnet. Ein solches Steuersignal kann z.B. ein digitales Steuersignal sein, welches lediglich beispielhaft den nicht-angesteuerten Zustand durch eine logische "0" und den angesteuerten Zustand durch eine logische "1" kennzeichnen kann.

[0021] Es versteht sich, dass für das Verbindungselement und das Sperrelement Steuereingänge vorgesehen sein können, auch wenn diese hier nicht explizit erwähnt werden. Diese Steuereingänge können durch externe Einheiten, wie z.B. Steuergeräte in Fahrzeugen angesteuert werden, um das Sperrelement anzusteuern und das Verbindungselement zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten.

[0022] Mit Hilfe der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss sichergestellt werden.

[0023] Durch das Blockieren oder Verriegeln des Verbindungselements kann sich das Verbindungselement auch bei starken Beschleunigungen oder Vibrationen nicht aus dem zweiten Zustand herausbewegen. Die elektrische Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss wird folglich sicher blockiert.

[0024] Beim Verbau bzw. der Montage der Schaltvorrichtung bzw. mehrerer Schaltvorrichtungen, z.B. in einem positiven Spannungszweig und einem negativen Spannungszweig, muss folglich nicht auf die Einbaurichtung der Schaltvorrichtungen geachtet werden. Folglich können die Schaltvorrichtungen gleichsinnig nebeneinander eingebaut werden. Dies ermöglicht eine sehr effiziente und schnelle Montage, die z.B. auch automatisiert mit Hilfe von Robotern erfolgen kann.

[0025] Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

[0026] In einer Ausführungsform kann das Sperrelement zum Sperren des Verbindungselements formschlüssig in das Verbindungselement eingreifen und dieses blockieren.

[0027] Eine formschlüssige Verbindung bedeutet, dass das Sperrelement bzw. ein Bauteil oder Element des Sperrelements formschlüssig in das Verbindungselement bzw. ein Bauteil oder Element des Verbindungselements eingreift. Im Gegensatz zu einer ebenfalls möglichen kraftschlüssigen Verbindung, kann die formschlüssige Verbindung nicht durch übermäßige Kräfte gelöst werden. Die Verriegelung des Verbindungselements ist folglich dauerhaft sichergestellt.

[0028] Die formschlüssige Verbindung kann z.B. durch eine Klinke, eine Rastnase, einen Stift oder dergleichen hergestellt werden, welche in eine entsprechende Ausnehmung oder Hinterschneidung des Verbindungselements eingreift.

[0029] Eine kraftschlüssige Verbindung kann z.B. durch eine Art Kupplung, wie z.B. eine Rutschkupplung, hergestellt werden.

[0030] In einer Ausführungsform kann das Sperrelement ein beweglich gelagertes Blockadeelement aufweisen, welches gesteuert in den Verfahrweg des Verbindungselements hineinbewegbar und/oder aus dem Verfahrweg des Verbindungselements herausbewegbar ist.

[0031] Das Blockadeelement kann z.B. als eine Klinke, eine Rastnase, ein Stift, ein Kolben oder dergleichen ausgebildet sein.

[0032] Im Betrieb der Schaltvorrichtung kann das Blockadeelement durch einen Aktor, z.B. eine Spule, einen Motor wie z.B. einen Servomotor oder dergleichen, in den Verfahrweg des Verbindungselements hinein oder aus diesem heraus bewegt werden.

[0033] Befindet sich das Verbindungselement im zweiten Zustand, kann das Blockadeelement in den Verfahrweg des Verbindungselements, also in eine entsprechende Ausnehmung oder Hinterschneidung gefahren werden. Das Verbindungselement ist somit in dem zweiten Zustand blockiert.

[0034] Um das Verbindungselement zu lösen, kann das Blockadeelement aus dem Verfahrweg, also der Ausnehmung oder Hinterschneidung, herausbewegt werden. Das Verbindungselement ist somit nicht mehr blockiert und kann in den ersten Zustand wechseln. Es versteht sich, dass für das Verbindungselement ein weiterer Aktor vorgesehen sein kann.

[0035] In einer weiteren Ausführungsform kann das Blockadeelement gefedert gelagert sein und mit einer Vorspannkraft in Richtung des Verfahrwegs des Verbindungselements vorgespannt sein.

[0036] Unter dem Begriff "Verfahrweg des Verbindungselements" ist der Verfahrweg desjenigen Elements zu verstehen, welches beweglich gelagert ist und bei einem Wechsel von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand bzw. zurück seine Position ändert, um den elektrischen Kontakt zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss herzustellen oder zu unterbrechen.

[0037] Die Vorspannkraft bewegt das Blockadeelement in die Position des nicht-angesteuerten Zustands. In dem nicht-angesteuerten Zustand blockiert das Sperrelement das Verbindungselement. Es ist folglich keine aktive Ansteuerung nötig, um die elektrische Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss zu verhindern.

[0038] Um das Blockadeelement aus dem Verfahrweg des Verbindungselements zu bewegen, ist folglich eine aktive Ansteuerung des Sperrelements nötig. Zum Schließen der elektrischen Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss ist es folglich notwendig, zuerst das Sperrelement aktiv anzusteuern und danach das Verbindungselement anzusteuern, so dass dieses in den ersten Zustand wechselt.

[0039] Es versteht sich, dass die Bewegungsrichtung des Blockadeelements z.B. orthogonal zum Verfahrweg des Verbindungselements bzw. des entsprechenden Bauteils des Verbindungselements liegen kann.

[0040] In noch einer Ausführungsform kann das Sperrelement einen Aktor aufweisen, welcher ausgebildet sein kann, in einem angesteuerten Zustand das Blockadeelement aus dem Verfahrweg des Verbindungselements zu bewegen.

[0041] Der Aktor kann jede Art von elektrisch ansteuerbarem Aktor sein, welcher das Blockadeelement bewegen kann. Ein solche Aktor kann z.B. eine Spule sein. Weitere mögliche Formen für Aktoren sind z.B. Elektromotoren, wie Servos, oder dergleichen. Ferner können Elemente aus Bimetall genutzt werden, die sich bei Bestromung erhitzen und verformen.

[0042] Insbesondere kann der Aktor ein reversibler Aktor sein. Unter einem reversiblen Aktor ist zu verstehen, dass der Aktor im stromlosen bzw. nicht-angesteuerten Zustand das Blockadeelement nicht aktiv bremst oder blockiert. Ein durch eine Federkraft vorgespanntes Blockadeelement kann folglich im nicht-angesteuerten Zustand des Aktors durch die Federkraft in seine Ruhelage gedrückt bzw. bewegt werden.

[0043] In einer Ausführungsform kann das Blockadeelement derart ausgebildet sein, dass es im nicht-angesteuerten Zustand einen Wechsel des Verbindungselements aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ermöglicht.

[0044] Der erste Zustand des Verbindungselements kennzeichnet den Zustand des Schaltelements, in welchem der positive Leistungsanschluss und der negative Leistungsanschluss elektrisch miteinander gekoppelt sind. Der zweite Zustand kennzeichnet den Zustand des Schaltelements, in welchem der positive Leistungsanschluss und der negative Leistungsanschluss elektrisch nicht miteinander gekoppelt sind, also kein Stromfluss möglich ist.

[0045] Wie oben bereits erwähnt, kann das Sperrelement bzw. das Blockadeelement im nicht-angesteuerten Zustand formschlüssig in das Verbindungselement eingreifen. Eine Bewegung des Verbindungselements in den ersten Zustand wird folglich verhindert.

[0046] Es soll aber die elektrische Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss sicher getrennt werden, wenn z.B. die Ansteuerung der Schaltvorrichtung ausfällt. Dazu kann es je nach Ausführung des Sperrelements bzw. des Blockadeelements nötig sein, dieses aus dem Verfahrweg des Verbindungselements zu bewegen. Alternativ müssen das Verbindungselement und das Sperrelement bzw.

[0047] Blockadeelement derart ausgeführt werden, dass die Bewegung des Verbindungselements in den zweiten Zustand weiterhin möglich bleibt, also auch im nicht-angesteuerten Zustand des Sperrelements.

[0048] Dies kann z.B. durch das Vorsehen entsprechender Wirkflächen, z.B. zueinander schräger Flächen (z.B. schräg zur Bewegungsrichtung des Verbindungselements), am Verbindungselement und/oder an dem Sperrelement sichergestellt werden. An solchen Wirkflächen können das Verbindungselement und das Sperrelement aneinander entlang gleiten. So kann z.B. das Verbindungselement das Sperrelement entgegen der Federkraft, welche das Sperrelement vorspannt, bewegen. Befindet sich das Verbindungselement dann im zweiten Zustand, kann das Sperrelemente bzw. das Blockadeelement in den nicht-angesteuerten zurückgleiten.

[0049] Das Verbindungselement weist einen federbelasteten Anker auf, welcher an einem ersten Ende eine Kontaktbrücke zum Verbinden des positiven Leistungsanschlusses und des negativen Leistungsanschlusses aufweist, und welcher an einem zweiten Ende eine Hinterschneidung, insbesondere einen Pilzkopf, aufweist. Die Federkraft ist so ausgebildet, den Anker in den zweiten Zustand zu ziehen, in welchem der positive Leistungsanschluss und der negative Leistungsanschluss elektrisch voneinander getrennt sind. Das Sperrelement weist eine federbelastete Klinke auf, welche durch die Federkraft in Richtung des Pilzkopfs vorgespannt ist und im nicht-angesteuerten Zustand des Sperrelements und dem zweiten Zustand des Verbindungselements den Pilzkopf formschlüssig kontaktiert und blockiert. Das Sperrelement weist einen Elektromagneten bzw. eine Magnetspule auf, welche ausgebildet sein kann, im angesteuerten Zustand die Klinke aus dem Verfahrweg des Pilzkopfs zu ziehen.

[0050] Das Verbindungselement kann z.B. ähnlich einem Anker ausgebildet sein, wie er in herkömmlichen Hochvolt-Relais eingesetzt wird. Allerdings weisen solche Anker keine Möglichkeit auf, diese zu fixieren.

[0051] Folglich kann der Anker der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Hinterschneidung versehen sein. Eine solche Hinterschneidung z.B. in Form eines Pilzkopfes dient der formschlüssigen Fixierung des Ankers durch das Sperrelement. Greift das Sperrelement in die Hinterschneidung ein, verhindert es sicher eine Bewegung des Ankers.

[0052] Sowohl für das Verbindungselement als auch das Sperrelement kann jeweils ein elektrischer Aktor, z.B. ein Elektromagnet bzw. eine Magnetspule, vorgesehen sein.

[0053] Der Anker kann über einen solchen Elektromagneten bei Ansteuerung des Elektromagneten in die erste Position bewegt werden. Durch die Federkraft wird er bei nicht-Ansteuerung des Elektromagneten automatisch in die zweite Position bewegt.

[0054] Für die Klinke gilt, dass diese bei Ansteuerung des entsprechenden Elektromagneten aus dem Verfahrweg des Ankers bewegt wird und bei nicht-Ansteuerung durch die Federkraft in den Verfahrweg des Ankers bewegt wird, um dessen Bewegung in den ersten Zustand zu verhindern.

[0055] In einer weiteren Ausführungsform kann der Pilzkopf derart ausgebildet sein, dass sich eine Spitze des Pilzkopfs bei einer Bewegung des Ankers von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand an der Klinke vorbei bewegt und eine zur Bewegungsrichtung schräge Außen-Oberfläche des Pilzkopfs die Klinke zurückschiebt, wenn sich die Klinke im nicht-angesteuerten Zustand befindet.

[0056] Wird das eine Ende des Ankers als Pilzkopf ausgeführt, verjüngt sich dieses ausgehend von der Hinterschneidung zum Ende hin. Die kegelförmige Außenoberfläche des Pilzkopfs bildet folglich eine zur Bewegungsrichtung des Ankers schräge Fläche. Bei einer Bewegung aus der ersten Position in die zweite Position kann diese schräge Fläche folglich an der Klinke entlang gleiten und diese zurückschieben. Passiert der äußere Umfang des Pilzkopfs die Klinke, kann diese wieder in die nicht-angesteuerte Position verfahren und blockiert den Anker formschlüssig.

[0057] Diese Ausgestaltung des Ankers mit Pilzkopf ermöglicht es dem Anker folglich, auch bei nicht-angesteuerter Klinke in die zweite Position zu verfahren.

[0058] In noch einer Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung einen Zustandssensor aufweisen, welcher ausgebildet sein kann, den Zustand des Verbindungselements und/oder des Sperrelements zu erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal auszugeben.

[0059] Der Zustandssensor kann als ein mechanischer Sensor, z.B. ein schalter-basierter Sensor, oder als ein kontaktloser Sensor, z.B. ein Hallsensor oder dergleichen, ausgebildet sein.

[0060] Mit einem solchen Zustandssensor kann z.B. die Position des Sperrelements detektiert werden und die Ansteuerung des Verbindungselements bzw. eine Fehlererkennung entsprechend vorgenommen werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Position des Verbindungselements erfasst werden. Die Informationen über die Zustände des Sperrelements und/oder des Verbindungselements können z.B. an eine Steuereinheit übermittelt werden, welche die Steuersignale für das Sperrelement und das Verbindungselement erzeugt.

[0061] In einer weiteren Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung eine Ansteuerelektronik aufweisen, welche ausgebildet sein kann, basierend auf entsprechenden Eingangssignalen das Verbindungselement und/oder das Sperrelement anzusteuern.

[0062] Die Ansteuerelektronik kann eine passive Schaltung aufweisen, welche z.B. Kondensatoren, Dioden, Spulen und dergleichen aufweist. Steuersignale an den Aktor des Sperrelements bzw. den Aktor des Verbindungselements können über die Ansteuerelektronik an den jeweiligen Aktor weitergeleitet werden. Folglich können mit einer solchen Schaltung z.B. Überspannungen und andere Störungen unterdrückt werden, und bereinigte Steuersignale an den Aktor des Sperrelements bzw. den Aktor des Verbindungselements weitergeleitet werden.

[0063] Als Eingangssignale der Ansteuerelektronik können z.B. Spannungssignale dienen, also ein Signal mit einem vorgegebenen Spannungswert zum Ansteuern des jeweiligen Aktors. Dabei kann für jeden der Aktoren ein separates Eingangssignal bereitgestellt werden.

[0064] Es versteht sich, dass die Signale des Zustandssensors von diesem direkt ausgegeben werden können. Alternativ kann die Ansteuerelektronik eine Signalverarbeitung für die Sensorsignale aufweisen und diese ausgeben.

[0065] In einer Ausführungsform kann die Ansteuerelektronik einen einzelnen Signaleingang aufweisen, über welchen ein einzelnes Steuersignal zum Schließen der elektrischen Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss und dem negativen Leistungsanschluss bereitgestellt wird.

[0066] In einer solchen Ausführungsform kann die Ansteuerelektronik aus dem einzelnen Steuersignal zwei Signale erzeugen, von welchen jeweils eines den Aktor des Sperrelements bzw. den Aktor des Verbindungselements ansteuert. Insbesondere kann die Ansteuerelektronik in dieser Ausführungsform ein Verzögerungsglied aufweisen, welches das Signal für den Aktor des Verbindungselements gegenüber dem Signal für den Aktor des Sperrelements verzögert. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Verbindungselement freigegeben wird, bevor dessen Aktor angesteuert wird. Als Verzögerungselement kann z.B. eine Kondensatorschaltung vorgesehen werden, welche den Spannungsanstieg des Signals für den Aktor des Verbindungselements verzögert. Es versteht sich, dass alternativ auch eine digitale Schaltung vorgesehen werden kann.

[0067] In einer weiteren Ausführungsform kann die Ansteuerelektronik eine digitale Steuereinheit, z.B. einen Kontroller, aufweisen. Eine solche digitale Steuereinheit kann z.B. die Ansteuerung des Aktors des Sperrelements bzw. des Aktors des Verbindungselements vornehmen und dazu die Signale des Zustandssensors auswerten. Als Eingangssignal der Ansteuerelektronik können analoge Steuersignale, wie oben beschrieben, oder digitale Steuersignale dienen.

[0068] Digitale Steuersignale können z.B. serielle oder parallele digitale Signale sein. Insbesondere kann die Ansteuerelektronik eine Busschnittstelle aufweisen, über welche digitale Signale ausgetauscht werden können. Eine solche Busschnittstelle kann z.B. als eine CAN-Schnittstelle, eine LIN-Schnittstelle, eine FlexRay-Schnittstelle, eine Netzwerkschnittstelle oder dergleichen ausgebildet sein.

[0069] Die digitale Steuereinheit kann folglich Steuersignale empfangen und basierend auf den Sensorsignalen den Aktor des Sperrelements bzw. den Aktor des Verbindungselements steuern. Ferner kann die digitale Steuereinheit entsprechende Statusinformationen über die digitale Schnittstelle ausgeben, welche z.B. von einem Steuergerät in einem Fahrzeug ausgewertet werden können.

Kurze Figurenbeschreibung

[0070] Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Figur 1

ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 2

eine Aufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 3

eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer Schaltvorrichtung gemäß Figur 2,

Figur 4

eine Detailansicht eines Ankers eines Ausführungsbeispiels einer Schaltvorrichtung gemäß Figur 2, und

Figur 5

ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

[0071] Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Detaillierte Beschreibung

[0072] Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltvorrichtung 100. Die Schaltvorrichtung 100 weist einen positiven Leistungsanschluss 101 und einen negativen Leistungsanschluss 102 auf. Ferner weist die Schaltvorrichtung 100 ein Verbindungselement 103 und ein Sperrelement 104 auf.

[0073] Das Verbindungselement 103 ist in einem zweiten Zustand gezeigt, in welchem es den positiven Leistungsanschluss 101 und den negativen Leistungsanschluss 102 nicht miteinander koppelt. Wird das Verbindungselement 103 in einen ersten Zustand versetzt bzw. bewegt (durch einen Pfeil angedeutet), liegen die zwei Stempel des Verbindungselements 103 jeweils auf dem positiven Leistungsanschluss 101 bzw. dem negativen Leistungsanschluss 102 auf und stellen eine elektrische Verbindung zwischen diesen her.

[0074] Das Verbindungselement 103 weist an dem den Leistungsanschlüssen 101, 102 gegenüberliegenden Ende eine Ausnehmung 105 auf. In dem dargestellten Zustand liegt ein Ende des Sperrelements 104 in der Ausnehmung 105 und blockiert eine Bewegung des Verbindungselements 103.

[0075] Um die elektrische Verbindung zwischen dem positiven Leistungsanschluss 101 und dem negativen Leistungsanschluss 102 herzustellen, muss folglich das Sperrelement 104 aus dem Verfahrweg des Verbindungselements 103 entfernt werden (durch einen Pfeil angedeutet). Obwohl in Figur 1 nicht explizit dargestellt, versteht sich, dass ein Aktor für das Sperrelement 104 vorgesehen sein kann, der angesteuert werden kann, um das Sperrelement 104 aus dem Verfahrweg des Verbindungselements 103 zu entfernen bzw. zurückzuziehen.

[0076] Nachdem eine Bewegung des Verbindungselements 103 freigegeben ist, kann durch einen weiteren (nicht explizit dargestellten) Aktor das Verbindungselement 103 in die erste Position gebracht werden, sodass die Leistungsanschlüsse 101, 102 miteinander elektrisch gekoppelt werden.

[0077] Es versteht sich, dass die spezifische Ausführung der Leistungsanschlüsse 101, 102, des Verbindungselements 103, des Sperrelements 104 von dem hier gezeigten abweichen kann. In den Figuren 2 - 4 wird eine mögliche Ausgestaltung der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.

[0078] Figur 2 zeigt eine Aufsicht einer weiteren Schaltvorrichtung 200, bei der die einzelnen Elemente in dem Gehäuse 208 angeordnet sind. In der Schaltvorrichtung 200 wird das Sperrelement durch eine Klinke 210 gebildet, welche durch zwei Federn 211, 212 in Richtung eines Gegenlagers 213 vorgespannt wird. Zwischen dem Gegenlager 213 und den Federn 211, 212 ragt der Anker 216 des Verbindungselements durch eine Ausnehmung in der Klinke 210 hindurch.

[0079] Der Anker 216 weist an dessen Ende einen Pilzkopf 217 auf. In Figur 2 ist zu sehen, dass eine Kante der Klinke 210 in eine Hinterschneidung des Pilzkopfs 217 hineinragt. Eine Bewegung des Ankers 216 nach unten, also in die Bildebene hinein, wird folglich durch die Klinke 210 formschlüssig verhindert.

[0080] In der Schaltvorrichtung 200 ist ferner eine Magnetspule 214 derart angeordnet, dass diese bei Bestromung die Klinke 210 aus dem Verfahrweg bzw. der Hinterschneidung des Pilzkopfs 217 herauszieht und damit den Pilzkopf 217 freigibt. Ist die Magnetspule 214 bestromt, kann folglich durch entsprechende Ansteuerung der Magnetspule 225 (siehe Figur 3) der Anker 216 in die erste Position verfahren werden.

[0081] Zur Ansteuerung der Magnetspule 214 bzw. der Magnetspule 225 sind Anschlussterminals 218, 219, 220, 221 vorgesehen. Über diese Anschlussterminals 218, 219, 220, 221 können z.B. die Magnetspulen 214, 225 direkt angesteuert werden. Alternativ können die Anschlussterminals 218, 219, 220, 221 auch mit einer Steuerelektronik (nicht separat dargestellt) gekoppelt sein. Die Steuerelektronik kann dann die Magnetspulen 214, 225 entsprechend der empfangenen Steuersignale ansteuern.

[0082] Die Schaltvorrichtung 200 weist ferner einen Zustandssensor 215 auf. Der Zustandssensor 215 dient der Erfassung der Position der Klinke 210. Es versteht sich, dass der Zustandssensor 215 zusätzlich oder alternativ auch die Position des Ankers 216 erfassen kann.

[0083] Die Information über die Position der Klinke 210 kann z.B. an die oben erwähnte Steuerelektronik übermittelt werden. Dort kann diese Information verarbeitet oder z.B. an ein Steuergerät übermittelt werden. Alternativ kann diese Information auch direkt über die Anschlussterminals 218, 219, 220, 221 ausgegeben werden.

[0084] Von den vier Anschlussterminals 218, 219, 220, 221 kann z.B. ein Anschlussterminal die Masseverbindung sein, ein weiteres Anschlussterminal kann die Datenleitung des Zustandssensors 215 sein, ein weiteres Anschlussterminal kann die Steuerleitung für die Magnetspule 214 und eines die Steuerleitung für die Magnetspule 225 sein.

[0085] Ein Steuergerät bzw. eine Steuereinheit (nicht explizit dargestellt) kann die elektrische Verbindung zwischen den Leistungsanschlüssen 201, 202 (siehe Figur 3) folglich schließen, indem sie zuerst die Magnetspule 214 ansteuert, um die Klinke 210 aus dem Verfahrweg des Ankers 216 zu fahren. Danach steuert das Steuergerät die Magnetspule 225 an, um den Anker 216 auf die Leistungsanschlüsse zu pressen (siehe z.B. Figur 3).

[0086] Figur 3 zeigt eine Schnittansicht der Schaltvorrichtung 200 entlang des in Figur 2 gezeigten Schnitts "E". In der Schnittansicht ist zu erkennen, dass das Gehäuse 208 durch eine Zwischenwand 209 geteilt wird, sodass zwei Kammern 206, 207 gebildet werden. Auf der der Zwischenwand 209 gegenüberliegenden Seite der ersten Kammer 206 liegen die Leistungsanschlüsse 201, 202. In der ersten Kammer 206 ist der Anker 216 mit einer Kontaktbrücke 223 beweglich gelagert, wobei eine Feder 224 zwischen Kontaktbrücke 223 und Zwischenwand 209 angeordnet ist und den Anker 216 umschließt. Die Feder 224 kann auch als sogenannte Prellfeder 224 bezeichnet werden.

[0087] Bauteile, welche in einem Schütz üblicherweise vorhanden sind, werden in Figur 3 der Übersichtlichkeit halber vereinfacht im Sinne eines Wirkschaltbildes dargestellt. Die Prellfeder 224 kann daher in einer Ausführungsform in ein rechteckiges Metallgehäuse eingehaust sein. Dieses Metallgehäuse kann fest am Anker 216 angebracht sein und auf Höhe der Kontaktbrücke 223 Langlochaussparungen aufweisen. An der Kontaktbrücke 223 befindliche Nasen können in diese Langlöcher eingreifen. Die Kontaktbrücke 223 ist in dieser Ausführungsform also nicht durchgängig fest mit dem Anker verbunden, sondern hat über die in den Langlöchern laufenden Nasen ca. 2 mm Spielraum in Ankerlängsrichtung. Dabei wird sie im Gehäuse durch die Prellfeder vorgespannt. Mit dieser Konstruktion wird das beim Schließen der Kontakte unter hoher Strombelastung auftretende Prellen der Kontakte verhindert bzw. zumindest gedämpft.

[0088] In der zweiten Kammer 207 ist eine Magnetspule 225 um den Anker 216 herum angeordnet. Eine Ankervorspannfeder, die in Figur 3 aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt ist, kann in der zweiten Kammer 207 mit der Magnetspule 225 untergebracht sein. Diese Ankervorspannfeder kann den Anker 216 innerhalb der Magnetspule 225 umschließen und von der Magnetspule 225 durch eine Schutzhülse getrennt sein.

[0089] Die Magnetspule 225 ist derart ausgebildet, dass sie den Anker 216 bzw. die Kontaktbrücke 223 auf die Leistungsanschlüsse 201, 202 presst, wenn sie bestromt wird. Wird die Magnetspule 225 nicht bestromt, wird die Kontaktbrücke 223 folglich automatisch zurückgezogen und der elektrische Kontakt zwischen den Leistungsanschlüssen 201, 202 unterbrochen.

[0090] In der Schnittansicht der Figur 3 ist ferner am Ende des Ankers 216 der Pilzkopf 217 zu erkennen, der in dem dargestellten zweiten Zustand des Ankers 216 durch die Klinke 210 formschlüssig fixiert wird.

[0091] Der Ausschnitt, welcher den Pilzkopf 217 zeigt, ist in Figur 4 vergrößert dargestellt. Es versteht sich, dass die gezeigten Abmessungen, Winkel und anderen Maße lediglich ein Ausführungsbeispiel beschreiben und dass in anderen Ausführungsbeispielen andere Maße möglich sind.

[0092] In Figur 4 ist zu erkennen, dass der Pilzkopf 217 kegelförmig ausgebildet ist und einen Kegelwinkel von 70° aufweist. Die Kegelunterseite 226 bildet einen Ring um den Schaft 227 des Ankers 216. Ferner ist zu erkennen, dass die Klinke 210 eine Fläche als Gegenlager 228 für die Kegelunterseite 226 aufweist. Im nicht angesteuerten Zustand der Magnetspule 214 überlappen sich folglich die Kegelunterseite 226 und das Gegenlager 228, so dass eine Bewegung des Ankers 216 in Richtung des Gegenlagers 228 formschlüssig blockiert wird.

[0093] Die Klinke 210 weist ferner eine schräge Fläche 229 auf, welche sich ausgehend von dem Ende des Gegenlagers 228 derart erstreckt, dass sie mit der Außenoberfläche des Pilzkopfs 217 ein Wirkflächenpaar bildet. Befindet sich der Anker 216 im ersten Zustand und die Klinke 210 im nicht-angesteuerten Zustand, liegt die Außenoberfläche des Pilzkopfs 217 über der schrägen Fläche 229. Wird nun die Bestromung der Magnetspule 225 unterbrochen, bewegt sich der Anker 216 zurück in die zweite Position (beispielsweise auf Grund der durch die oben erwähnte Ankervorspannfeder erzeugten Kraft). Dabei gleiten die Außenoberfläche des Pilzkopfs 217 und die schräge Fläche 229 aneinander vorbei, wobei die Klinke entgegen der Federvorspannung aus dem Verfahrweg des Ankers 216 bzw. des Pilzkopfs 217 gedrückt wird. Passiert die Kegelunterseite 226 die Kante des Gegenlagers 228 bewegt die Federvorspannung die Klinke 210 zurück in Ihre Ausgangsposition.

[0094] Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den Figuren 1-4 als Referenz beibehalten.

[0095] Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum gesteuerten Schalten einer elektrischen Verbindung.

[0096] In einem ersten Schritt S1 des Ansteuerns wird, um die elektrische Verbindung zu schließen, ein Sperrelement 104 zum Freigeben eines Verbindungselements 103 angesteuert. In einem zweiten Schritt S2 des Versetzens S2 wird das Verbindungselement 103 in einen ersten Zustand gesteuert. In diesem ersten Zustand werden der positive Leistungsanschluss 101, 201 und der negative Leistungsanschluss 102, 202 elektrisch miteinander gekoppelt.

[0097] Um die elektrische Verbindung zu trennen, wird in einem dritten Schritt S3 des Versetzens das Verbindungselement 103 in einen zweiten Zustand versetzt, in welchem der positive Leistungsanschluss 101, 201 und der negative Leistungsanschluss 102, 202 elektrisch voneinander getrennt sind. In einem vierten Schritt S4 des Beendens wird eine Ansteuerung des Sperrelements 104 beendet.

[0098] Es versteht sich, dass z.B. bei einem Stromausfall oder einem Ausfall des ansteuernden Geräts, der Schritt S4 vor dem Schritt S3 stattfinden kann.

[0099] Um ein sicheres Verriegeln des Verbindungselements 103 sicherzustellen, kann das Sperrelement 104 ohne eine Ansteuerung formschlüssig in das Verbindungselement 103 eingreifen und dieses blockieren.

[0100] Beim Ansteuern S3 kann ein beweglich gelagertes Blockadeelement des Sperrelements 104 aus dem Verfahrweg des Verbindungselements 103 herausbewegt werden. Ohne Ansteuerung wird das Blockadeelement in den Verfahrweg des Verbindungselements 103 hineinbewegt.

[0101] Das Blockadeelement kann z.B. gefedert gelagert werden und mit einer Vorspannkraft in Richtung des Verfahrwegs des Verbindungselements 103 vorgespannt sein. Ein entsprechender Aktor 214 des Sperrelements 104 kann z.B. in einem angesteuerten Zustand das Blockadeelement aus dem Verfahrweg des Verbindungselements 103 bewegen. Im nicht-angesteuerten Zustand kann das Blockadeelement aber dennoch einen Wechsel des Verbindungselements 103 aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ermöglichen. Ferner kann mit einem Zustandssensor 215 der Zustand des Verbindungselements 103 und/oder des Sperrelements 104 erfasst werden und ein entsprechendes Sensorsignal ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Ansteuerelektronik basierend auf entsprechenden Eingangssignalen das Verbindungselement 103 und/oder das Sperrelement 104 ansteuern.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0102] 

100,200

Schaltvorrichtung

101, 201

positiver Leistungsanschluss

102, 202

negativer Leistungsanschluss

103

Verbindungselement

104

Sperrelement

105

Ausnehmung

206, 207

Kammer

208

Gehäuse

209

Zwischenwand

210

Klinke

211,212

Feder

213

Gegenlager

214

Magnetspule

215

Zustandssensor

216

Anker

217

Pilzkopf

218, 219, 220, 221

Anschlussterminal

E

Schnittlinie

223

Kontaktbrücke

224

Feder

225

Magnetspule

226

Kegelunterseite

227

Schaft

228

Gegenlager

229

schräge Fläche

S1, S2, S3, S4

Verfahrensschritte

Ansprüche

1. Schaltvorrichtung (100, 200) zum gesteuerten Schalten einer elektrischen Verbindung, mit einem positiven Leistungsanschluss (101, 201) und einem negativen Leistungsanschluss (102, 202),

einem Verbindungselement (103), welches ausgebildet ist, steuerbar in einem ersten Zustand den positiven Leistungsanschluss (101, 201) und den negativen Leistungsanschluss (102, 202) elektrisch miteinander zu koppeln und in einem zweiten Zustand den positiven Leistungsanschluss (101, 201) und den negativen Leistungsanschluss (102, 202) elektrisch voneinander zu trennen, und

einem Sperrelement (104), welches ausgebildet ist, in einem nicht-angesteuerten Zustand das Verbindungselement (103) im zweiten Zustand zu blockieren, und in einem angesteuerten Zustand das Verbindungselement (103) freizugeben,

wobei das Verbindungselement (103) einen federbelasteten Anker (216) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass der Anker an einem ersten Ende eine Kontaktbrücke (223) zum Verbinden des positiven Leistungsanschlusses (101, 201) und des negativen Leistungsanschlusses (102, 202) aufweist, und welcher an einem zweiten Ende eine Hinterschneidung, insbesondere einen Pilzkopf (217), aufweist, wobei die Federkraft ausgebildet ist, den Anker (216) in den zweiten Zustand zu bewegen, in welchem der positive Leistungsanschluss (101, 201) und der negative Leistungsanschluss (102, 202) elektrisch voneinander getrennt sind,

wobei das Sperrelement (104) eine federbelastete Klinke (210) aufweist, welche durch die Federkraft in Richtung des Pilzkopfs (217) vorgespannt ist und ausgebildet ist, im nicht-angesteuerten Zustand des Sperrelements (104) den Pilzkopf (217) formschlüssig zu kontaktieren und zu blockieren, und

wobei das Sperrelement (104) einen Elektromagneten aufweist, welcher ausgebildet ist, im angesteuerten Zustand die Klinke (210) aus dem Verfahrweg des Pilzkopfs (217) zu ziehen.

2. Schaltvorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1, wobei das Sperrelement (104) zum Sperren des Verbindungselements (103) formschlüssig in das Verbindungselement (103) eingreift und dieses blockiert.

3. Schaltvorrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Sperrelement (104) ein beweglich gelagertes Blockadeelement aufweist, welches gesteuert in den Verfahrweg des Verbindungselements (103) hineinbewegbar und/oder aus dem Verfahrweg des Verbindungselements (103) herausbewegbar ist.

4. Schaltvorrichtung (100, 200) nach Anspruch 3, wobei das Blockadeelement gefedert gelagert ist und mit einer Vorspannkraft in Richtung des Verfahrwegs des Verbindungselements (103) vorgespannt ist.

5. Schaltvorrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche 3 und 4, wobei das Sperrelement (104) einen Aktor (214) aufweist, welcher ausgebildet ist, in einem angesteuerten Zustand das Blockadeelement aus dem Verfahrweg des Verbindungselements (103) zu bewegen.

6. Schaltvorrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Blockadeelement derart ausgebildet ist, dass es im nicht-angesteuerten Zustand einen Wechsel des Verbindungselements (103) aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ermöglicht.

7. Schaltvorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1, wobei der Pilzkopf (217) derart ausgebildet ist, dass sich eine Spitze des Pilzkopfs (217) bei einer Bewegung des Ankers (216) von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand an der Klinke (210) vorbei bewegt und eine zur Bewegungsrichtung schräge Außen-Oberfläche des Pilzkopfs (217) die Klinke (210) zurückschiebt, wenn sich die Klinke (210) im nicht-angesteuerten Zustand befindet.

8. Schaltvorrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Zustandssensor (215), welcher ausgebildet ist, den Zustand des Verbindungselements (103) und/oder des Sperrelements (104) zu erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal auszugeben.

9. Schaltvorrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Ansteuerelektronik, welche ausgebildet ist, basierend auf entsprechenden Eingangssignalen das Verbindungselement (103) und/oder das Sperrelement (104) anzusteuern.

10. Verfahren zum gesteuerten Schalten einer elektrischen Verbindung, aufweisend die Schritte:

Ansteuern (S1) eines Sperrelements (104) zum Freigeben eines Verbindungselements (103) und Versetzen (S2) des Verbindungselements (103) in einen ersten Zustand, in welchem ein positiver Leistungsanschluss (101, 201) und ein negativer Leistungsanschluss (102, 202) elektrisch miteinander gekoppelt werden, um die elektrische Verbindung zu schließen, und

Versetzen (S4) des Verbindungselements (103) in einen zweiten Zustand, in welchem der positive Leistungsanschluss (101, 201) und der negative Leistungsanschluss (102, 202) elektrisch voneinander getrennt sind und Beenden (S3) der Ansteuerung des Sperrelements (104), um die elektrische Verbindung zu trennen, wobei das Verbindungselement (103) einen federbelasteten Anker (216) aufweist, welcher an einem ersten Ende eine Kontaktbrücke (223) zum Verbinden des positiven Leistungsanschlusses (101, 201) und des negativen Leistungsanschlusses (102, 202) aufweist, und welcher an einem zweiten Ende eine Hinterschneidung, insbesondere einen Pilzkopf (217), aufweist, wobei die Federkraft ausgebildet ist, den Anker (216) in den zweiten Zustand zu bewegen, in welchem der positive Leistungsanschluss (101, 201) und der negative Leistungsanschluss (102, 202) elektrisch voneinander getrennt sind,

wobei das Sperrelement (104) eine federbelastete Klinke (210) aufweist, welche durch die Federkraft in Richtung des Pilzkopfs (217) vorgespannt ist und ausgebildet ist, im nicht-angesteuerten Zustand des Sperrelements (104) den Pilzkopf (217) formschlüssig zu kontaktieren und zu blockieren, und

wobei das Sperrelement (104) einen Elektromagneten aufweist, welcher ausgebildet ist, im angesteuerten Zustand die Klinke (210) aus dem Verfahrweg des Pilzkopfs (217) zu ziehen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Sperrelement (104) ohne eine Ansteuerung formschlüssig in das Verbindungselement (103) eingreift und dieses blockiert.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-11,

wobei ein beweglich gelagertes Blockadeelement des Sperrelements (104) beim Ansteuern aus dem Verfahrweg des Verbindungselements (103) herausbewegt wird und/oder ohne Ansteuerung in den Verfahrweg des Verbindungselements (103) hineinbewegt wird,

wobei das Blockadeelement insbesondere gefedert gelagert wird und mit einer Vorspannkraft in Richtung des Verfahrwegs des Verbindungselements (103) vorgespannt wird, und wobei ein Aktor (214) des Sperrelements (104) in einem angesteuerten Zustand das Blockadeelement aus dem Verfahrweg des Verbindungselements (103) bewegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12,
wobei das Blockadeelement im nicht-angesteuerten Zustand einen Wechsel des Verbindungselements (103) aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ermöglicht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13,

wobei mit einem Zustandssensor (215) der Zustand des Verbindungselements (103) und/oder des Sperrelements (104) erfasst wird und ein entsprechendes Sensorsignal ausgegeben wird; und/oder

wobei eine Ansteuerelektronik basierend auf entsprechenden Eingangssignalen das Verbindungselement (103) und/oder das Sperrelement (104) ansteuert.

Claims

1. Switching device (100, 200) for the controlled switching of an electrical connection, comprising

a positive power terminal (101, 201) and a negative power terminal (102, 202),

a connection element (103), which is configured to controllably electrically couple the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202) to one another when in a first state and electrically disconnect the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202) from one another when in a second state, and

a blocking element (104), which is configured to block the connection element (103) in the second state when in a non-driven state and to release the connection element (103) when in a driven state,

wherein the connection element (103) has a spring-loaded armature (216),

characterized in that the armature has at a first end a contact bridge (223) for connecting the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202), and said armature has at a second end an undercut, in particular a mushroom head (217), wherein the spring force is configured to move the armature (216) into the second state, in which the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202) are electrically disconnected from one another,

wherein the blocking element (104) has a spring-loaded pawl (210), which is prestressed by the spring force in the direction of the mushroom head (217) and is configured to form-fittingly contact and block the mushroom head (217) in the non-driven state of the blocking element (104), and

wherein the blocking element (104) has an electromagnet configured to pull the pawl (210) out of the travel path of the mushroom head (217) when in the driven state.

2. Switching device (100, 200) according to Claim 1, wherein the blocking element (104) for blocking the connection element (103) form-fittingly engages into the connection element (103) and blocks the latter.

3. Switching device (100, 200) according to either of the preceding claims, wherein the blocking element (104) has a movably mounted blockage element, which in a controlled manner is movable into the travel path of the connection element (103) and/or movable out of the travel path of the connection element (103).

4. Switching device (100, 200) according to Claim 3, wherein the blockage element is resiliently mounted and is prestressed with a prestress force in the direction of the travel path of the connection element (103).

5. Switching device (100, 200) according to either of the preceding Claims 3 and 4, wherein the blocking element (104) has an actuator (214) configured to move the blockage element out of the travel path of the connection element (103) when in a driven state.

6. Switching device (100, 200) according to any of the preceding claims, wherein the blockage element is configured in such a way that when in the non-driven state it enables the connection element (103) to change from the first state to the second state.

7. Switching device (100, 200) according to Claim 1, wherein the mushroom head (217) is configured in such a way that a tip of the mushroom head (217) moves past the pawl (210) during a movement of the armature (216) from the first state to the second state and an outer surface of the mushroom head (217) that is oblique with respect to the direction of movement pushes back the pawl (210) when the pawl (210) is in the non-driven state.

8. Switching device (100, 200) according to any of the preceding claims, comprising a state sensor (215) configured to detect the state of the connection element (103) and/or of the blocking element (104) and to output a corresponding sensor signal.

9. Switching device (100, 200) according to any of the preceding claims, comprising drive electronics configured to drive the connection element (103) and/or the blocking element (104) on the basis of corresponding input signals.

10. Method for the controlled switching of an electrical connection, comprising the following steps:

driving (S1) a blocking element (104) for releasing a connection element (103) and setting (S2) the connection element (103) into a first state, in which a positive power terminal (101, 201) and a negative power terminal (102, 202) are electrically coupled to one another, in order to close the electrical connection, and

setting (S4) the connection element (103) into a second state, in which the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202) are electrically disconnected from one another, and ending (S3) the driving of the blocking element (104) in order to disconnect the electrical connection, wherein the connection element (103) has a spring-loaded armature (216), which has at a first end a contact bridge (223) for connecting the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202), and which has at a second end an undercut, in particular a mushroom head (217), wherein the spring force is configured to move the armature (216) into the second state, in which the positive power terminal (101, 201) and the negative power terminal (102, 202) are electrically disconnected from one another,

wherein the blocking element (104) has a spring-loaded pawl (210), which is prestressed by the spring force in the direction of the mushroom head (217) and is configured to form-fittingly contact and block the mushroom head (217) in the non-driven state of the blocking element (104), and

wherein the blocking element (104) has an electromagnet configured to pull the pawl (210) out of the travel path of the mushroom head (217) when in the driven state.

11. Method according to Claim 10, wherein the blocking element (104), without driving, form-fittingly engages into the connection element (103) and blocks the latter.

12. Method according to either of Claims 10-11, wherein a movably mounted blockage element of the blocking element (104) is moved out of the travel path of the connection element (103) in the event of driving and/or is moved into the travel path of the connection element (103) without driving,
wherein the blockage element in particular is resiliently mounted and is prestressed with a prestress force in the direction of the travel path of the connection element (103), and wherein an actuator (214) of the blocking element (104) moves the blockage element out of the travel path of the connection element (103) when in a driven state.

13. Method according to any of Claims 10-12, wherein the blockage element in the non-driven state enables the connection element (103) to change from the first state to the second state.

14. Method according to any of Claims 10-13, wherein, by means of a state sensor (215), the state of the connection element (103) and/or of the blocking element (104) is detected and a corresponding sensor signal is output; and/or wherein drive electronics drive the connection element (103) and/or the blocking element (104) on the basis of corresponding input signals.

Revendications

1. Dispositif de commutation (100, 200) pour la commutation commandée d'une liaison électrique, comprenant

une borne de puissance positive (101, 201) et une borne de puissance négative (102, 202),

un élément de liaison (103) qui est réalisé pour coupler électriquement de manière réglable la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202) l'une à l'autre dans un premier état et pour séparer électriquement la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202) l'une de l'autre dans un deuxième état, et

un élément de verrouillage (104) qui est réalisé dans un état non excité pour bloquer l'élément de liaison (103) dans le deuxième état, et dans un état excité pour libérer l'élément de liaison (103),

dans lequel l'élément de liaison (103) présente un induit à ressort (216),

caractérisé en ce que l'induit présente à une première extrémité un pont de contact (223) pour relier la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202), et présente à une deuxième extrémité une contre-dépouille, en particulier un bouton champignon (217), dans lequel la force de ressort est réalisée pour déplacer l'induit (216) dans le deuxième état dans lequel la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202) sont séparées électriquement l'une de l'autre,

dans lequel l'élément de verrouillage (104) présente un cliquet à ressort (210) qui est précontraint par la force de ressort en direction du bouton champignon (217) et est réalisé à l'état non excité de l'élément de verrouillage (104) pour mettre en contact le bouton champignon (217) par complémentarité de forme et pour le bloquer, et

dans lequel l'élément de verrouillage (104) présente un électroaimant qui est réalisé à l'état excité pour écarter le cliquet (210) de la course du bouton champignon (217).

2. Dispositif de commutation (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel, pour le verrouillage de l'élément de liaison (103), l'élément de verrouillage (104) vient en prise par complémentarité de forme avec l'élément de liaison (103) et le bloque.

3. Dispositif de commutation (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément de verrouillage (104) présente un élément de blocage monté mobile qui peut être inséré de manière réglable dans la course de l'élément de liaison (103) et/ou peut être éloigné de la course de l'élément de liaison (103).

4. Dispositif de commutation (100, 200) selon la revendication 3, dans lequel l'élément de blocage est monté sur ressort et est précontraint par une force de précontrainte en direction de la course de l'élément de liaison (103).

5. Dispositif de commutation (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes 3 et 4, dans lequel l'élément de verrouillage (104) présente un actionneur (214) qui est réalisé dans un état excité, pour éloigner l'élément de blocage de la course de l'élément de liaison (103).

6. Dispositif de commutation (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément de blocage est réalisé de telle sorte qu'à l'état non excité, il permet un passage de l'élément de liaison (103) du premier état au deuxième état.

7. Dispositif de commutation (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel le bouton champignon (217) est réalisé de telle sorte que lors d'un mouvement de l'induit (216) du premier état au deuxième état, une pointe du bouton champignon (217) passe devant le cliquet (210), et une surface extérieure inclinée vers la direction de mouvement du bouton champignon (217) repousse le cliquet (210) si le cliquet (210) se trouve à l'état non excité.

8. Dispositif de commutation (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un capteur d'état (215) qui est réalisé pour détecter l'état de l'élément de liaison (103) et/ou de l'élément de verrouillage (104) et pour délivrer un signal de capteur correspondant.

9. Dispositif de commutation (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une électronique d'excitation qui est réalisée pour exciter l'élément de liaison (103) et/ou l'élément de verrouillage (104) sur la base de signaux d'entrée correspondants.

10. Procédé de commutation commandée d'une liaison électrique, présentant les étapes consistant à :

exciter (S1) un élément de verrouillage (104) pour libérer un élément de liaison (103), et faire passer (S2) l'élément de liaison (103) à un premier état dans lequel une borne de puissance positive (101, 201) et une borne de puissance négative (102, 202) sont couplées électriquement l'une à l'autre pour fermer la liaison électrique, et

faire passer (S4) l'élément de liaison (103) à un deuxième état dans lequel la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202) sont séparées électriquement l'une de l'autre, et terminer (S3) l'excitation de l'élément de verrouillage (104) pour séparer la liaison électrique, dans lequel l'élément de liaison (103) présente un induit à ressort (216) qui présente à une première extrémité un pont de contact (223) pour relier la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202), et qui présente à une deuxième extrémité une contre-dépouille, en particulier un bouton champignon (217), dans lequel la force de ressort est réalisée pour déplacer l'induit (216) dans le deuxième état dans lequel la borne de puissance positive (101, 201) et la borne de puissance négative (102, 202) sont séparées électriquement l'une de l'autre,

dans lequel l'élément de verrouillage (104) présente un cliquet à ressort (210) qui est précontraint par la force de ressort en direction du bouton champignon (217) et est réalisé à l'état non excité de l'élément de verrouillage (104) pour mettre en contact le bouton champignon (217) par complémentarité de forme et pour le bloquer, et

dans lequel l'élément de verrouillage (104) présente un électroaimant qui est réalisé à l'état excité pour écarter le cliquet (210) de la course du bouton champignon (217).

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'élément de verrouillage (104) vient sans excitation en prise par complémentarité de forme avec l'élément de liaison (103) et le bloque.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, dans lequel un élément de blocage, monté mobile, de l'élément de verrouillage (104) est éloigné de la course de l'élément de liaison (103) lors de l'excitation, et/ou est sans excitation inséré dans la course de l'élément de liaison (103),
dans lequel l'élément de blocage est en particulier monté sur ressort et est précontraint par une force de précontrainte en direction de la course de l'élément de liaison (103), et dans lequel dans un état excité, un actionneur (214) de l'élément de verrouillage (104) éloigne l'élément de blocage de la course de l'élément de liaison (103).

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel à l'état non excité, l'élément de blocage permet un passage de l'élément de liaison (103) du premier état au deuxième état.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel un capteur d'état (215) détecte l'état de l'élément de liaison (103) et/ou de l'élément de verrouillage (104) et émet un signal de capteur correspondant ; et/ou
dans lequel une électronique d'excitation excite l'élément de liaison (103) et/ou l'élément de verrouillage (104) sur la base de signaux d'entrée correspondants.

Zeichnung